利用CO2激光器在復(fù)合球閥的閥座表面熔覆Ni基自熔合金，用以提高閥座的強(qiáng)度和耐磨性，與已往的常規(guī)表面處理相比，激光熔覆處理是一種新型的表面改性技術(shù)，這一工藝具有強(qiáng)度高、引起的基體熱變形小的特點(diǎn)。并把這一工藝應(yīng)用到一種新型的復(fù)合球閥的閥座表面改性中，結(jié)合復(fù)合球閥自身的結(jié)構(gòu)特征，達(dá)到較理想的密封效果，在球閥的密封技術(shù)范疇得到突破。
閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能，但閥門在使用過程中，其密封面長(zhǎng)期處于流體介質(zhì)中，并長(zhǎng)期受到介質(zhì)的沖蝕和腐蝕；此外，還有閥門在開啟和關(guān)閉過程中所受到的磨損；故而閥門的密封面很容易受到破壞，進(jìn)而造成流體的泄露，造成不必要的損失或環(huán)境污染。所以，研究閥門的密封面強(qiáng)化方法和閥門的密封方式具有十分重要的意義。
為了提高球閥的使用壽命和密封效果，我們首先對(duì)球閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，得到一種新型的復(fù)合球閥，從結(jié)構(gòu)上對(duì)球閥的準(zhǔn)確開啟和關(guān)閉以及密封效果進(jìn)行提高改進(jìn)，其次利用較先進(jìn)的激光熔覆工藝對(duì)球閥的閥座進(jìn)行表面處理，提高其強(qiáng)度和耐磨耐蝕性能。而國(guó)內(nèi)常規(guī)的閥門表面處理工藝一般采用各種噴焊和堆焊工藝，但傳統(tǒng)工藝存在裂紋傾向大、廢品率高、組織性能不均勻、生產(chǎn)工序繁多、周期長(zhǎng)、成本高、熔層極不平整、加工量大，施工環(huán)境差、生產(chǎn)效率低等難以克服的缺點(diǎn)。本文利用所改進(jìn)的復(fù)合球閥和激光熔覆工藝的結(jié)合的處理方式對(duì)球閥閥座進(jìn)行激光熔覆處理，克服了傳統(tǒng)工藝所帶來的缺點(diǎn)。
一種新型的復(fù)合球閥
經(jīng)過對(duì)閥門結(jié)構(gòu)的改進(jìn)創(chuàng)新，我們得到一種新型的復(fù)合球閥，具有閥體，閥體上設(shè)有中口，閥體內(nèi)有閥座，閥座中有球體，球體上連接有閥桿，閥桿通過中口與手柄相連。
其特征在于：所述中口上設(shè)有定位凸臺(tái)，所述定位凸臺(tái)位于手柄的上側(cè)或下側(cè)，并與手柄側(cè)面接觸，所述定位凸臺(tái)的側(cè)面與閥體的水平中心線和垂直中心線的距離相等，所述手柄由頭部和柄部組成，頭部上開有與中心線平行的扁孔，用于與閥桿相連，所述頭部與柄部之間有一字形折彎，所述手柄頭部的兩個(gè)側(cè)面與中心線平行且相等。本使用新型采用定位凸臺(tái)與扁孔側(cè)邊定位的球閥手柄相配合結(jié)構(gòu)，用手柄的同一側(cè)邊與閥體的定位凸臺(tái)側(cè)面相接觸，達(dá)到準(zhǔn)確控制球閥開和關(guān)的位置的目的， 其材料利用充分，加工面少，是一種資源節(jié)約型和環(huán)保型的球閥。
該新研制的復(fù)合球閥已申請(qǐng)專利，申請(qǐng)?zhí)朲L201320167656.3。
激光熔覆在復(fù)合球閥中的應(yīng)用
2.1 激光表面改性技術(shù)
激光表面改性技術(shù)對(duì)材料的處理是在最近幾十年才在我國(guó)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，它是采用大功率密度的激光束，以非接觸性的方式加熱材料表面，借助于材料表面本身傳導(dǎo)冷卻，來實(shí)現(xiàn)其表面改性的工藝方法，在材料表面形成一定厚度的處理層，可以改善材料表面的力學(xué)性能、冶金性能、物理性能，從而提高零件、工件的耐磨、耐蝕、耐疲勞等一系列性能的表面處理技術(shù)。其具有以下特點(diǎn)：能量傳遞方便，可以對(duì)被處理工件表面有選擇的局部強(qiáng)化；能量作用集中，加工時(shí)間短，熱影響區(qū)小，激光處理后，工件變形??；處理表面形狀復(fù)雜的工件，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線；改性效果比普通方法更顯著、速度快、效率高、成本低。
激光熔覆是激光表面處理技術(shù)的一種，其是在激光束作用下將合金粉末或陶瓷粉末與基體表面迅速加熱并熔化，光束移開后自激冷卻的一種表面強(qiáng)化方法。其具有以下特點(diǎn)：( 1) 冷卻速度快，組織具有快速凝固的典型特征；( 2) 熱輸入和畸變較小，涂層稀釋率低(一般小于5%)，與基體呈冶金結(jié)合；( 3) 粉末選擇幾乎沒有任何限制,特別是低熔點(diǎn)金屬表面熔覆高熔點(diǎn)合金；( 4) 能進(jìn)行選區(qū)熔覆,材料消耗少,具有卓越的性能價(jià)格比；( 5) 光束瞄準(zhǔn)可以使難以接近的區(qū)域熔覆；( 6) 工藝過程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其在刀具、模具、閥體上熔覆已獲得廣泛的應(yīng)用。
2.2 實(shí)驗(yàn)條件
選取DN50的復(fù)合球閥的閥座，材料為304不銹鋼，經(jīng)固溶處理。利用7 kW 的CO2 激光器，采用同軸送粉方式，以氬氣作為保護(hù)氣體和粉末載氣，激光輸出功率為2kW，掃描速度為8mm/s，光斑直徑為4mm，合金粉末為Ni60自熔性合金粉末，激光能量分布為高斯熱源分布，搭接率為40%。
2.3 應(yīng)用價(jià)值
在石油、化工和焦化裝置中，球閥的運(yùn)用是最基礎(chǔ)的一項(xiàng)機(jī)械零件，而在石油、化工和焦化生產(chǎn)的過程之中往往會(huì)使用高溫進(jìn)行生產(chǎn)，因而這就要求球閥能夠承受苛刻的工作環(huán)境，尤其是在耐高溫與耐磨這兩個(gè)方面，而激光技術(shù)與復(fù)合球閥的結(jié)合的密封技術(shù)使得球閥這一機(jī)械產(chǎn)品得到了升級(jí)改造。雖然復(fù)合球閥從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看上去比較簡(jiǎn)單，還存在不足之處；但是在制作之上，還得益于激光技術(shù)與復(fù)合密封技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，因?yàn)檫@兩項(xiàng)工藝技術(shù)的結(jié)合獲得性能較好新式的復(fù)合球閥。同時(shí)，在經(jīng)過多次的實(shí)踐與分析之中，通過再生產(chǎn)的過程之中利用特制的加熱設(shè)備，將閥門加熱至設(shè)計(jì)上限溫度540℃后，保溫8小時(shí)，并進(jìn)行生產(chǎn)操作測(cè)試，在經(jīng)過多次、多行業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐驗(yàn)證以后，我們可以得知：結(jié)合激光工藝的密封技術(shù)在復(fù)合球閥中的應(yīng)用使得閥門啟閉靈活，密封試驗(yàn)正常。同時(shí)在經(jīng)過反復(fù)多次的生產(chǎn)試驗(yàn)之后，還發(fā)現(xiàn)了閥座無明顯的變化，且在使用的過程之中，即使溫度達(dá)到設(shè)計(jì)上限的540℃以上，球閥仍能可以保持很好的耐沖蝕和耐擦傷性能，其密封性也是非常的良好的。獲得了激光工藝在復(fù)合球閥密封技術(shù)中應(yīng)用的預(yù)期效果。
（1）通過對(duì)常規(guī)球閥結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，得到一種新型的復(fù)合球閥，其材料利用充分，加工面少，是一種資源節(jié)約型和環(huán)保型的球閥。這種復(fù)合球閥主要解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，從而設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，開關(guān)定位準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)的一種復(fù)合球閥。
（2）通過激熔覆后，閥座涂層內(nèi)部得到細(xì)小的樹枝晶，涂層致密均勻，使得復(fù)合球閥的閥座硬度提高了2倍左右，最高硬度達(dá)到700 HV0.2，閥座的強(qiáng)度和耐磨性耐蝕性能得到很大程度的提高。確保了新型復(fù)合球閥的產(chǎn)品質(zhì)量，為在化工、石油、焦化等工業(yè)中使用新型復(fù)合球閥提供了可靠技術(shù)支持和安全保障。
